《大学物理实验》简介

更新于 2026年10月10日 版权声明

《大学物理实验》这本书是由.柳青主编创作的,《大学物理实验》共有168章节

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前 言

本书根据《高等学校物理学本科指导性专业规范》,结合多年来的教学实践,在原有大学物理实验讲义的基础上并参考兄弟院校教材编写而成。 全书内容广泛,共收入18个实验项
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目录

目 录 前 言 第1章 绪 论 1.1 物理实验课的作用、目的和地位 1.2 物理实验课程的基本要求 1.3 物理实验教学的基本环节 第2章 测量误差和不确定度
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第1章 绪 论

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1.1 物理实验课的作用、目的和地位

物理学是研究物质一般运动规律及物质基本结构的科学,它必须以客观事实为基础,必须依靠观察和实验(实践)。归根结底物理学是一门实验科学,无论物理概念的建立还是物理规
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1.2 物理实验课程的基本要求

本课程的基本要求如下: ①掌握测量误差的基本知识,具有正确处理实验数据的基本能力。 a.掌握测量误差与不确定度的基本概念,能逐步学会用不确定度对直接测量和间接测
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1.3 物理实验教学的基本环节

物理实验教学一般可分为实验预习、实验操作与数据记录、完成实验报告3个环节。 (1)实验预习 实验前要做好预习。预习时,主要阅读实验教材,了解实验目的,清楚实验内
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第2章 测量误差和不确定度及实验数据处理

科学研究、产品制造、物质生活、物资流通与质量管理等都离不开测量,测量涉及人类活动的一切领域。在物理学发展史上,对物理现象、状态或过程的各种量的准确测量,是实验物
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2.1 测量与误差

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2.1.1 测量

(1)测量的含义 测量是以确定被测对象量值为目的的全部操作,是物理实验的基础。量值一般是由一个数乘以计量单位所表示的特定量的大小。或者说,测量就是将待测物理量与
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2.1.2 误差

(1)误差定义 测量结果x和被测量真值a之差称为误差,记为Δx。 (2)真值 在物理实验中,真值是一个理想的概念,它是在有完善定义前提下又无测量缺陷时得到的测
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2.1.3 误差的分类

正常测量的误差,按其产生的原因和性质,一般可分为系统误差、随机误差、粗大误差和人员误差四类。 (1)系统误差 系统误差是指在相同条件下,在对同一被测量的多次测量
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2.1.4 误差的表示形式

(1)绝对误差 用绝对大小给出的误差定义为绝对误差。其公式见式(2.1),即测量值减去真值,绝对误差是带有单位的数,可正可负。绝对误差反映测量值偏离真值的大小与
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2.1.5 描述测量结果的3个名词

常用的描述测量结果的3个名词有: ①精密度:表示测量数据集中的程度。它反映随机误差的大小,与系统误差无关。 ②准确度:表示测量值与真值符合的程度。它反映了系统误
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2.1.6 随机误差的分布与特点

由于随机误差的存在,实验数据会围绕真值有所起伏,对某一次测量,这种起伏是不可预测的,若进行多次测量,就会发现,实验数据常满足一定的统计分布规律,可用一定的分布函
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2.2 测量结果的表示与最佳估值

测量与误差形影相随,一般情况下误差不可能确切知道。为了准确地表达测量结果,在报道被测量数值的同时还应标示出测量结果的可信赖程度。(https://www.dao
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2.2.1 测量结果的表示

通常把测量结果写成简洁形式,见式(2.7) 式中,x代表被测量, 是被测量真值的最佳估值,σ是测量结果的不确定度①,用于表示测量结果的准确程度。由式(2.7)
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2.2.2 最佳估值 的计算

(1)直接测量量的最佳估值 在直接测量中,对同一物理量都应当进行多次测量,以减小随机误差。若进行了n次测量,多次测量值的平均值就是对真值的最佳估值 如果已定系
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2.3 测量结果不确定度的计算

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2.3.1 不确定度的概念

不确定度的权威文件是国际标准化组织(ISO)、国际计量局(BIPM)等7个国际组织1993年联合推出的称为“测量不确定度表示指南ISO 1993(E)”。国际与
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2.3.2 测量不确定度与误差的区别

测量不确定度与误差既有区别,又有联系。误差理论是估算不确定度的基础,不确定度是误差理论的补充。测量不确定度与误差的主要区别有: ①测量不确定度是一个不为零的正数
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2.3.3 不确定度分量和合成不确定度

(1)测量不确定度分量 测量的不确定度一般由若干分量组成,原则上可分为两类。 1)A类不确定度 A类不确定度是指可以采用统计方法计算的不确定度分量,即不确定度中
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2.3.4 直接测量量不确定度的计算

(1)A类不确定度分量的估算 对于一直接测量量进行多次测量就存在A类不确定度,其计算方法与随机误差用标准偏差来计算的方法类似,即测量值xi的不确定度为 平均值
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2.3.5 间接测量量不确定度的计算

物理实验中,大量的测量属于间接测量。只有在已知各直接测量量的最佳估计值及其不确定度之后才能计算间接测量量的不确定度。既然直接测量量有误差,那么间接测量量也必有误
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2.3.6 微小误差准则

微小误差是与所有误差的总影响相比时微不足道的某个误差。略去微小误差,可以减少不必要的计算。 在用“方和根”法计算不确定度时,在项数较少的条件下,某一平方项小于另
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2.3.7 不确定度计算小结

(1)直接测量量的不确定度 ①由式(2.8)求测量数据列的平均值②修正已定系统误差x0,由式(2.9)得出被测量值(最佳估值) ③由式(2.16)计算A类不
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2.3.8 实例

例2.6 用一级外径千分尺(Δa=±0.004 mm)对一钢丝直径d进行6次测量,测量值见表2.4。千分尺的零位读数为-0.008 mm,要求进行数据处理、写出
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2.4 实验数据的有效数字

在实验中我们所测的被测量都是含有误差的数值,对这些数值不能任意取舍,应反映出测量值的准确度。所以在记录数据、计算以及书写测量结果时,应根据测量误差或实验结果的不
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2.4.1 有效数字

有效数字的位数:自左起第一个非零数开始的数字个数,如称23.4 mm是3位有效数字,又如,23.40 mm与0.023 40 m都是4位有效数字。 有效数字包含
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2.4.2 等概率法进行数字修约

数字修约是指使用舍入规则减少数字位数的约定。 等概率法进行数字修约的准则为:大于5入,不足5舍,等于5凑偶。 如:3.141 6→3.142(大于5则入,舍0.
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2.4.3 有效数字的科学表示法

根据有效数字的概念,3 cm与30 mm代表两个不同的常量结果,为了防止在单位变换时,有效数字位数发生变化,在实验中可采用科学表示法,如 30.0 mm=3.0
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